CN115233546A - 一种连续钢混组合梁、桥梁及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续钢混组合梁、桥梁及施工方法，组合梁包括部分截面组合后的钢混组合梁段、先结合的混凝土桥面板和后结合预制桥面板，连续钢混组合梁安装在桥墩上，钢混组合梁段为多段相连结构，混凝土桥面板与钢混组合梁段连接后进行整体架设，混凝土桥面板位于正弯矩区，预制桥面板待钢混组合梁段架设后再进行吊装和结合，预制桥面板位于负弯矩区；该连续钢混组合梁的应力水平低、应力分布更均匀，整体刚度更大，预制桥面板产生的拉应力大幅降低，避免产生负弯矩区结构裂缝；该桥梁受力更合理，充分发挥了钢混材料的受力性能，更加节省材料用量；该施工方法简化了工艺，改变了传统的此类桥梁的施工方式，明显优于传统施工方法，施工快捷。

Description

一种连续钢混组合梁、桥梁及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程的钢混组合梁技术领域，特别涉及一种连续钢混组合梁、桥梁及施工方法。

背景技术

钢-混凝土组合结构梁桥是指将钢梁与混凝土桥面板通过抗剪连接件连成整体并考虑共同受力的一种桥梁结构形式，其充分发挥了钢材和混凝土两种材料的力学性能，具有自重轻、材料强度高、抗震性能好、工业化程度高、低碳环保等优势，近年来在国内得到了迅速推广。逐孔架设施工是使用架桥设备从桥梁的一端开始逐孔架设施工，最终形成全桥结构的施工工艺，该工艺具有机械化、快速化、装配化的特点在钢混组合梁桥中得到大量采用。

目前，连续钢混组合梁的逐孔架设方法主要有先形成组合截面后再架设和先架设钢梁后再根据受力分区段形成组合截面这两种方式。其中，先形成组合截面后再架设的施工方式中，钢梁的制造和混凝土桥面板的预制可同步进行，形成组合截面后再进行架设，施工过程中由组合截面共同承担自重和施工荷载，能充分发挥钢混组合梁的受力性能，结构刚度大，施工速度快，工业化程度高，但其施工过程中支点负弯矩处混凝土桥面板需要承受全过程的拉应力，过大的拉应力会导致负弯矩区混凝土桥面板的开裂，对桥梁的长期性能和耐久性有较大影响，往往需要辅以其他较为繁琐的施工措施，比如在负弯矩区张拉预应力，支点顶升等才能降低混凝土桥面板的拉应力。先架设钢梁后再根据受力分区段形成组合截面的施工方式，混凝土桥面板的自重由钢梁独立承担，虽然避免了中支点负弯矩区桥面板产生过大的拉应力，但并未充分发挥钢混组合结构的受力性能，增大了钢主梁的承载负担，导致成桥后钢梁整体应力偏大，且施工工序较为繁琐，材料用量指标也相对较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述成桥施工过程中，负弯矩区拉应力过大导致混凝土桥面板开裂、钢主梁承载负担大的不足，提供一种连续钢混组合梁、桥梁及施工方法，能够充分发挥钢混组合梁的受力性能，应力水平低、应力分布更均匀，结构刚度大，达到了降低支点处桥面板拉应力的目的，避免了桥面板发生断裂，具有施工方便、快速、成桥性能好、材料用量低的优点。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种连续钢混组合梁，其包括钢混组合梁段、混凝土桥面板和预制桥面板，钢混组合梁段为整段梁体结构，钢混组合梁段设置多个拼接缝并在拼接缝处组合为多段相连结构，混凝土桥面板用于先结合在钢混组合梁段顶部的不同截面处并组合一起，组合后的钢混组合梁段用于架设在依次间隔的桥墩上，预制桥面板用于后结合在钢混组合梁段顶部、相邻混凝土桥面板之间，各拼接缝分别与对应的相邻桥墩间隔一段距离，多段混凝土桥面板分别位于相邻桥墩之间对应的钢混组合梁段顶部的成桥正弯矩区范围内，后结合的预制桥面板位于对应的桥墩上方钢混组合梁段顶部的成桥负弯矩区范围内，预制桥面板覆盖对应的桥墩和拼接缝。

通过将连续钢混组合梁分隔为多段相连结构，在成桥状态下划分正弯矩区和负弯矩区，混凝土桥面板位于正弯矩区并先与钢混组合梁结合，而预制桥面板位于负弯矩区并后与钢混组合梁结合，充分发挥了钢混组合结构的受力特性，钢混组合梁段的应力水平低、应力分布更均匀，整体刚度更大，预制桥面板在桥墩上的支点处，预制桥面板产生的拉应力大幅降低，避免产生混凝土桥面板断裂的现象。

在本发明较佳的实施例中，上述相邻桥墩之间间距为Q_i，i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，各拼接缝分别与对应的相邻桥墩间距d_k，k为拼接缝序号，k≤n-1，则d_k的范围为[1/5Q_i，1/4Q_i]；通过桥墩间距和拼接缝的设置，确定了连续钢混组合梁的各段长度，使得每段的钢混组合梁段能够独立进行架设，减小了对施工设备的需求，方便了施工。

在本发明较佳的实施例中，上述多段相连结构至少为三段，其包括组合梁首段、组合梁中段和组合梁尾段，组合梁中段为至少1个；通过上述数量的设置，连续钢混组合梁分为多段相连结构，形成了多跨桥梁的结构设计，能够适用多跨桥梁的情况。

在本发明较佳的实施例中，上述混凝土桥面板包括相互间隔的多段，相邻混凝土桥面板之间并列设有多排预制桥面板，预制桥面板设在横跨钢混组合梁段的方向；通过多排的预制桥面板，能够在混凝土桥面板之间形成连接，多排的预制桥面板位于桥墩的支点处，承受负弯矩，相邻预制桥面板、预制桥面板和混凝土桥面板之间连接紧密，分散了应力，由于负弯矩区预制桥面板为后结合，因此大幅降低了支点处的预制桥面板的拉应力，保持了在连续钢混组合梁上铺设面板的强度，避免桥面板断裂。

在本发明较佳的实施例中，上述连续钢混组合梁还包括桥面板湿接缝，预制桥面板与混凝土桥面板之间、相邻预制桥面板之间通过桥面板湿接缝连接；通过湿接缝能够将预制桥面板和混凝土桥面板之间、相邻预制桥面板之间形成连接，能够将混凝土桥面板和预制桥面板形成整体的桥面板结构。

在本发明较佳的实施例中，上述混凝土桥面板包括混凝土桥面板首段、混凝土桥面板中段和混凝土桥面板尾段，混凝土桥面板首段位于组合梁首段顶部的成桥正弯矩区，混凝土桥面板中段位于组合梁中段顶部的成桥正弯矩区，混凝土桥面板中段为至少1个，混凝土桥面板尾段位于组合梁尾段顶部的成桥正弯矩区；通过混凝土桥面板的分段设置，能够确保预制桥面板处于负弯矩区，将成桥状态下的正弯矩区和负弯矩区进行区分，成桥后受力更合理，形成了桥面的主要区域。

在本发明较佳的实施例中，上述混凝土桥面板首段的一端位于第一个桥墩上方，混凝土桥面板首段的另一端与相邻混凝土桥面板中段的一端关于第二个桥墩位置对称，混凝土桥面板中段的两端分别与其两端对应的桥墩水平间距相等，混凝土桥面板尾段的一端位于最后一个桥墩上方，混凝土桥面板尾段的另一端与相邻混凝土桥面板中段的一端关于倒数第二个桥墩位置对称；通过混凝土桥面板的设置，将成桥状态下的正弯矩区覆盖，能够确保预制桥面板处于负弯矩区，使得桥墩上受力平衡。

一种连续钢混组合梁的桥梁，其使用上述的连续钢混组合梁，其还包括支座和桥墩，支座设在桥墩顶部，钢混组合梁段通过支座支撑在桥墩上；通过支座将连续钢混组合梁进行支撑，桥墩为桥梁提供支撑，能够保持连续钢混组合梁处于均衡受力状态，为桥梁安装提供支持。

一种连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其采用权利要求1-7任一的连续钢混组合梁，包括以下步骤：

S1、根据连续钢混组合桥的受力情况和施工需要，划分钢混组合梁段的各段长度，确定拼接缝位置，并制作钢混组合梁段；

S2、根据成桥状态下正弯矩区和负弯矩区的分布情况，将混凝土桥面板在钢混组合梁段的部分截面进行组合，使得混凝土桥面板位于上述正弯矩区，制作仅在成桥状态下正弯矩区组合的钢混组合梁段；

S3、确定桥墩位置，将部分截面组合的钢混组合梁段架设在各桥墩上，并完成钢混组合梁段之间的连接；

S4、在钢混组合梁段支点顶部上述负弯矩区铺设用于后结合的预制桥面板，并浇筑桥面板湿接缝，将预制桥面板与先结合的混凝土桥面板进行连接。

根据连续钢混组合梁成桥状态的受力特性分区，正弯矩区采用先组合后架设，负弯矩区采用先架设后组合，该施工方法改变了传统的此类桥梁的施工方式，充分发挥了组合结构的受力性能，结构受力合理。

钢混组合结构存在钢梁与混凝土桥面板的组合过程，施工过程需要制作钢梁和桥面板，通常钢梁需要在专门的钢结构加工厂制作，而桥面板可以在现场进行预制，通常标准化程度越高，特殊处理的工序越少，则施工速度越快，而本方案的连续钢混组合梁和桥墩制作施工可同时进行，也可提前预制好连续钢混组合梁，且不需要特殊的施工控制措施，且标准化程度高，施工简化的优势更明显，施工速度更快，从而提高了施工效率。

本方案结合传统工艺的优点，摒弃了传统工艺的受力缺点，无需采用特殊措施即可实现成桥状态下的结构控制截面处的应力分布更均匀，结构的受力更合理，材料用量远低于先架设后组合工艺，综合相比于现有施工工艺更节省材料。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤S1中，划分钢混组合梁段的各段长度时，先确定桥墩之间的间距，根据间距确定连续钢混组合梁的正负弯矩区分界点，同时根据桥梁施工需要，确定钢混组合梁段的分段位置，分段位置为拼接缝的位置；通过对正弯矩区和负弯矩区进行划分，确定出连续钢混组合梁的分段位置，使得每段的钢混组合梁段能够承载足够的应力，受力均衡，也利于施工架设。

在本发明较佳的实施例中，上述钢混组合梁段的分段长度L_i为：

其中，d_k满足1/5Q_i≤d_k≤1/4Q_i；i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，组合梁首段i为1，组合梁尾段i为n，Q_i为相邻桥墩之间间距，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距；通过钢混组合梁段长度的限定，能够适应不同跨度间距桥墩的情况，每段钢混组合梁段分段长度不等，每段钢混组合梁段产生的正弯矩和负弯矩区分布更合理，有助于受力均衡。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤S2中，成桥状态下成桥的正弯矩区长度a_i为：

其中，d_k、e满足1/5L≤d_k+e≤1/4L；i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，组合梁首段i为1，组合梁尾段i为n，Q_i为相邻桥墩之间间距，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距，e为混凝土桥面板中段与邻近拼接缝之间的间距；通过正弯矩区的长度设置，形成正弯矩区先结合的钢混组合梁段，使得每个桥墩都对连续钢混组合梁进行支撑，同时减小了相邻桥墩之间的钢混组合梁段的应力值，降低了对每段的连续钢混组合梁的强度要求。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤S2中，成桥状态下成桥的负弯矩区的长度b_j为：

b_j＝2(d_k+e)，j＝k＝1，...，n-1

其中，d、e满足1/5L≤d_k+e≤1/4L；j为预制桥面板的序号，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距，e为混凝土桥面板中段与邻近拼接缝之间的间距；通过负弯矩区的长度设置，使得每个负弯矩区都能够对称地位于桥墩上方，并后结合负弯矩区预制桥面板，从而降低了桥墩处负弯矩区预制桥面板产生的应力大小，避免了混凝土桥面板发生断裂。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤S3中，先制作桥墩并安装确定桥墩位置，再在各桥墩顶部设置支座，最后采用逐孔架设的方式，将部分截面结合后的钢混组合梁段按桥墩序号依次架设在各桥墩上；通过逐孔架设的方式施工，保留了原来先组合后架设的性能优点，取得了先架设后组合的施工效果，综合了两者的施工优点。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤S4中，相邻混凝土桥面板之间预留由于用于后结合预制桥面板的连接区域，吊装预制桥面板，并列铺设在连接区域，预制桥面板位于负弯矩区，预制桥面板和混凝土桥面板之间、相邻预制桥面板之间的间隔，通过桥面板湿接缝连接；通过将原来整个桥面板划分为多段混凝土桥面板和预制桥面板，再重新连接，保证桥面板整体结构的情况下，避免了因架设梁段时桥面板长度覆盖负弯矩区，从而导致负弯矩区拉应力过大而容易断裂的情况发生，混凝土桥面板和预制桥面板之间连接位于正负弯矩交接区，受力较小，能够抵抗所产生的拉应力。

在本发明较佳的实施例中，上述步骤S4中，混凝土桥面板的端部、预制桥面板的两侧分别设有钢筋，通过浇筑混凝土的方式将预制桥面板与混凝土桥面板连接一起；通过桥面板湿接缝的连接，能够使混凝土桥面板和预制桥面板之间具有足够的连接强度，维持原有的整体结构强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该连续钢混组合梁，通过分隔为多段相连结构，与不同段的混凝土桥面板结合在正弯矩区，预制桥面板结合在负弯矩区，多段相连结构具有钢混组合梁的受力特性，钢混组合梁的应力水平低、应力分布更均匀，整体刚度更大，预制桥面板在桥墩上的支点处，预制桥面板产生的拉应力大幅降低，避免产生桥面板断裂的现象，结构受力合理。

2、该连续钢混组合梁的桥梁，采用了钢混组合梁段，能够保持连续钢混组合梁处于合理受力状态，避免钢梁和预制桥面板产生的应力过大，使整个桥梁的受力更合理，与现有的钢混组合梁的桥梁相比，无需采用特殊措施即可实现成桥状态下，结构控制截面处的应力分布均匀，钢混组合梁段的大部分梁段与混凝土桥面板组合时间较早，充分发挥了钢混组合梁的的受力优势，简化了施工工艺，更加节省材料用量。

3、该连续钢混组合梁的桥梁施工方法，根据连续钢混组合梁成桥状态的受力特性分区，正弯矩区采用先组合后架设，负弯矩区采用先架设后组合，改变了传统的此类桥梁的施工方式，充分发挥了组合结构的受力性能，材料用量指标低，施工快速便捷，综合受力性能明显优于传统的施工方法，是此类桥梁更优的一种施工方法，对钢-混组合连续梁桥的推广应用具有重要的技术和经济价值。

附图说明：

图1为本发明连续钢混组合梁的结构示意图；

图2为本发明连续钢混组合梁的局部示意图；

图3为本发明连续钢混组合梁的桥梁结构示意图；

图4为本发明连续钢混组合梁的桥梁施工方法流程图；

图5为本发明连续钢混组合梁的桥梁施工方法的实施步骤图；

图6为本发明的实施例3中先组合后架设施工的成桥状态桥面板应力图；

图7为本发明的实施例3中先组合后架设施工的成桥状态钢混组合梁钢梁应力图；

图8为本发明的实施例3中先架设后组合施工的成桥状态桥面板应力图；

图9为本发明的实施例3中先架设后组合施工的成桥状态钢混组合梁钢梁应力图；

图10为本发明的实施例3中采用本发明施工的成桥状态桥面板应力图；

图11为本发明的实施例3中采用本发明施工成桥状态钢混组合梁钢梁应力图；

图中标记：1-连续钢混组合梁；11-组合梁首段；12-组合梁中段；13-组合梁尾段；2-拼接缝；3-混凝土桥面板；31-混凝土桥面板首段；32-混凝土桥面板中段；33-混凝土桥面板尾段；4-桥墩；5-支座；6-预制桥面板；7-桥面板湿接缝。

具体实施方式

下面结合试验案例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

请参照图1，本实施例提供一种连续钢混组合梁，其包括钢混组合梁段1、混凝土桥面板3和预制桥面板6，钢混组合梁段1安装在桥墩4上，混凝土桥面板3和预制桥面板6设置在钢混组合梁段1的顶部，混凝土桥面板3用于先结合在钢混组合梁段1顶部的部分截面处并组合一起，组合后的钢混组合梁段1用于架设在依次间隔的桥墩4上，预制桥面板6用于后结合在钢混组合梁段1顶部、相邻混凝土桥面板3之间，结合后，混凝土桥面板3和预制桥面板6连接并结合在钢混组合梁段1顶部，代替了原来的一体式桥面板结构，钢混组合梁段1为整段梁体结构，用于架设在依次间隔的桥墩4上，钢混组合梁段1通过设置拼接缝2分隔为多段相连结构，混凝土桥面板3位于成桥状态下成桥的正弯矩区范围内，预制桥面板6位于成桥状态下成桥的负弯矩区范围内；通过将连续钢混组合梁1分隔为多段相连结构，在成桥状态下划分正弯矩区和负弯矩区，混凝土桥面板3位于正弯矩区并先与钢混组合梁段1结合，而预制桥面板6位于负弯矩区并后与钢混组合梁段1、混凝土桥面板3结合，充分发挥了钢混组合结构的受力特性，钢混组合梁段1的应力水平低、应力分布更均匀，整体刚度更大，预制桥面板6在桥墩4上的支点处，预制桥面板6产生的拉应力大幅降低，避免产生混凝土桥面板3断裂的现象。

本实施例中，共有4个桥墩4，相邻桥墩4之间的间距为Q_i，i为钢混组合梁段的分段序号，i的范围为[1,n]，相邻桥墩4之间可采用不等间距Q_i进行设置，也可采用等间距设置，钢混组合梁段1用于依次架设在4个桥墩4上，钢混组合梁段1为三段相连结构，也可设为其他数量的多段相连结构，三段相连结构包括组合梁首段11、组合梁中段12和组合梁尾段13，组合梁中段12为1个，在其他实施方式的多段相连结构中，组合梁中段12可为多个，通过上述数量的设置，钢混组合梁段1分为多段，形成了多跨桥梁的结构设计，能够适用多跨桥梁的情况；三段式结构为整段梁体结构，即组合梁首段11、组合梁中段12和组合梁尾段13连接为一整段，组合梁首段11、组合梁中段12和组合梁尾段13的相邻段之间通过拼接缝2间隔，该拼接缝2并未完全将相邻段的组合梁断开，组合梁首段11的一端用于架设在第一个桥墩4上，组合梁首段11的另一端架设在第二个桥墩4上并超出该桥墩4一段距离，组合梁中段12的一端与组合梁首段11连接，组合梁中段12的另一端架设在第三个桥墩4上并超出该桥墩4一段距离，组合梁中段12的另一端与组合梁尾段13连接，组合梁尾段13的另一端架设在第四个桥墩4上；各拼接缝2处分别与相邻对应的桥墩4间隔一段距离，共两个拼接缝2，各拼接缝2分别与相邻对应的桥墩4间距d_k，即第一个拼接缝2距离第二个桥墩4的距离为d₁，第二个拼接缝2距离第三个桥墩4的距离为d₂，d_k的范围为[1/5Q_i，1/4Q_i]；通过桥墩4间距和拼接缝2的设置，确定了钢混组合梁段1的各段长度，使得每段的钢混组合梁段1能够独立进行架设，减小了对施工设备的需求，方便了施工。

本实施例中，混凝土桥面板3包括混凝土桥面板首段31、混凝土桥面板中段32和混凝土桥面板尾段33，混凝土桥面板中段32为1个，在其他实施方式中，混凝土桥面板3可设为多段，混凝土桥面板中段32可为其他数量；混凝土桥面板首段31位于组合梁首段11顶部，混凝土桥面板中段32位于组合梁中段12顶部，混凝土桥面板尾段33位于组合梁尾段13顶部；混凝土桥面板3分为多段结构，各段的混凝土桥面板3均位于成桥状态下的成桥正弯矩区，在钢混组合梁段1的不同截面上先结合混凝土桥面板3，形成了桥面的主要区域；混凝土桥面板3与钢混组合梁段1结合后，混凝土桥面板首段31的一端位于第一个桥墩4上方，混凝土桥面板首段31的另一端与相邻混凝土桥面板中段32的一端关于第二个桥墩4位置对称，该设置使得拼接缝2位于预制桥面板6的覆盖区域内，混凝土桥面板中段32的两端分别与其两端对应的桥墩4水平间距相等，即混凝土桥面板中段32的一端与第二个桥墩4的间距等于混凝土桥面板中段32的另一端与第三个桥墩4的间距，混凝土桥面板尾段33的一端位于最后一个桥墩4上方，混凝土桥面板尾段33的另一端与相邻混凝土桥面板中段32的一端关于倒数第二个桥墩4位置对称，在图中，即混凝土桥面板尾段33的左端与混凝土桥面板中段32的右端关于第三个桥墩4位置对称；通过混凝土桥面板3的设置，能够确保预制桥面板6处于负弯矩区，将成桥状态下的正弯矩区和负弯矩区进行区分，成桥后受力更合理，形成了桥面的主要区域。

请参照图2，本实施例中，上述的不同段混凝土桥面板3先结合在相邻桥墩4之间对应的钢混组合梁段1顶部，而预制桥面板6后结合在相邻段混凝土桥面板3之间、钢混组合梁1顶部，预制桥面板6覆盖对应的桥墩4和拼接缝2，预制桥面板6用于仅承受负弯矩，如第一个预制桥面板6的覆盖第二个桥墩4上方和拼接缝2的位置；相邻混凝土桥面板3之间并列设有多排预制桥面板6，本实施例中，5个预制桥面板6设在横跨钢混组合梁段1的方向并相互间隔，钢混组合梁段1还包括桥面板湿接缝7，预制桥面板6与混凝土桥面板3之间、相邻预制桥面板6之间通过桥面板湿接缝7连接，即在预制桥面板6和混凝土桥面板3之间、相邻预制桥面板6之间填充混凝土进行连接，其中上述间隔处，混凝土桥面板3的端部、预制桥面板6的端部都采用了内置钢筋，通过浇筑的方式将相邻预制桥面板6、预制桥面板6和混凝土桥面板3之间进行连接，这样混凝土桥面板3和预制桥面板6形成了整个桥面板；通过多排的预制桥面板6，能够在混凝土桥面板3之间形成连接，多排的预制桥面板6位于桥墩4的支点处，承受负弯矩，相邻预制桥面板6、预制桥面板6和混凝土桥面板3之间连接紧密，分散了应力，由于负弯矩区预制桥面板6为后结合，因此保持了在钢混组合梁段1上铺设桥面板的强度，避免桥面板断裂；通过湿接缝能够将预制桥面板6和混凝土桥面板3之间、相邻预制桥面板6之间形成连接，能够将混凝土桥面板3和预制桥面板6形成整体的桥面板结构。

实施例2

请参照图3，本实施例提供一种连续钢混组合梁的桥梁，在该桥梁上使用实施例1的钢混组合梁段1。

本实施例中，桥梁包括钢混组合梁段1、混凝土桥面板3和预制桥面板6，上述三部件的组合和连接方式如实施例1中所述，桥梁还包括支座5和桥墩4，支座5设在桥墩4顶部，支座5为现有的用于放置在桥墩4顶部承载钢混组合梁段1重量的结构，桥墩4可按实施例1设置4个，也可设置其他数量，相邻桥墩4之间为等距设置，钢混组合梁段1通过支座5支撑在桥墩4上；通过支座5将钢混组合梁段1进行支撑，桥墩4为桥梁提供支撑，能够保持钢混组合梁段1处于均衡受力状态，为桥梁安装提供支持。

实施例3

请参照图4和图5，本实施例提供一种连续钢混组合梁的施工方法，其采用实施例1中的钢混组合梁段1，并依照实施例2进行施工，方法包括以下步骤：

S1、根据连续钢混组合桥的受力情况和施工需要，先确定桥墩4之间的间距，根据间距确定连续钢混组合梁的正负弯矩区分界点，同时根据桥梁施工需要，确定钢混组合梁段1的分段位置，分段位置即确定拼接缝2位置，在现场进行制作钢混组合梁段1，或在工厂进行制作，形成分段的钢混组合梁段1；施工需要具体是指钢混组合梁段1的分段位置确定需要结合施工架设的方便性和施工设备的架设能力，合理选择分段位置。

请参照图5的第1张图，钢混组合梁段1可划分为多段，其分段长度L_i通过下式确定：

其中，L_i为钢混组合梁段1的分段长度，d_k满足1/5Q_i≤d_k≤1/4Q_i；i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，组合梁首段i为1，组合梁尾段i为n，Q_i为相邻桥墩之间间距，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距；通过钢混组合梁段1长度的限定，能够适应不同跨度间距桥墩4的情况，每段钢混组合梁段1分段长度不等，每段钢混组合梁段1产生的正弯矩和负弯矩区分布更合理，有助于受力均衡。

S2、根据成桥状态下正弯矩区和负弯矩区的分布情况，将混凝土桥面板3在钢混组合梁段1的部分截面进行组合，使得混凝土桥面板3位于上述正弯矩区，制作仅在成桥状态下正弯矩区组合的钢混组合梁段1；

请参照图5的第2张图，该步骤通过对正弯矩区和负弯矩区进行划分，确定出混凝土桥面板3与钢混组合梁段1的结合位置，使得每段的混凝土桥面板3受力均衡，也利于施工架设。

划分成桥状态下成桥的正弯矩、负弯矩时，正弯矩区的长度a_i为：

其中，d_k、e满足1/5Q_i≤d_k+e≤1/4Q_i；i为钢混组合梁段1的分段序号，n为钢混组合梁段1的分段数，组合梁首段i为1，组合梁尾段i为n，Q_i为相邻桥墩4之间间距，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩4间距，e为混凝土桥面板中段与邻近拼接缝之间的间距；通过正弯矩区的长度设置，形成正弯矩区先结合的钢混组合梁段，使得每个桥墩4都对钢混组合梁段1进行支撑，同时减小了相邻桥墩4之间的钢混组合梁段1的应力值，降低了对每段的钢混组合梁段1的强度要求。

划分成桥状态下成桥的正弯矩、负弯矩时，负弯矩区的长度b_j为：

其中，d_k、e满足1/5Q_i≤d_k+e≤1/4Q_i；j为混凝土桥面板3的分段序号，混凝土桥面板首段j为1，混凝土桥面板尾段j为n，d_k为拼接缝2分别与相邻对应的桥墩4间距，e为混凝土桥面板中段32与邻近拼接缝2之间的间距；通过负弯矩区的长度设置，使得每个负弯矩区都能够对称地位于桥墩4上方，并后结合负弯矩区预制桥面板6，从而降低了桥墩4处预制桥面板6产生的拉应力大小，避免了混凝土桥面板3发生断裂。

S3、确定桥墩4位置，将部分截面组合的钢混组合梁段1架设在各桥墩4上，完成钢混组合梁段1之间的连接；

请参照图5的第3-4张，该步骤中，先制作桥墩4并安装确定桥墩4位置，再在各桥墩4顶部设置支座5，最后采用逐孔架设的方式，将钢混组合梁段1按桥墩4序号依次架设在各桥墩4上，完成钢混组合梁段1与桥墩4之间的连接；通过逐孔架设的方式施工，保留了原来先组合后架设的性能优点，取得了先架设后组合的施工效果，综合了两者的施工优点。

S4、在钢混组合梁段1支点顶部上述负弯矩区铺设用于后结合的预制桥面板6，并浇筑桥面板湿接缝，将预制桥面板6与先结合的混凝土桥面板进行连接。

请参照图5的第5-8张，钢混组合梁段1顶部先已与混凝土桥面板3结合，混凝土桥面板3位于正弯矩区，再将预制桥面板6与钢混组合梁段1顶部结合，且预制桥面板6两侧与混凝土桥面板3进行连接，预制桥面板6位于负弯矩区；根据钢混组合梁段1成桥状态的受力特性分区，正弯矩区采用先组合后架设，负弯矩区采用先架设后组合，通过在正弯矩区和负弯矩区分别设置混凝土桥面板3和预制桥面板6，将原来整个的混凝土桥面板3划分为多段，再重新组合，保证面板整体结构的情况下，避免了因架设钢混组合梁段1时桥面板长度覆盖负弯矩区，从而导致负弯矩区拉应力过大而容易断裂的情况发生，混凝土桥面板3和预制桥面板6之间连接位于正负弯矩交接区，受力较小，能够抵抗所产生的拉应力，该施工方法改变了传统的此类桥梁的施工方式，充分发挥了组合结构的受力性能，结构受力合理。

该步骤具体实施时，先在钢混组合梁段1顶部铺设混凝土桥面板3，混凝土桥面板3位于正弯矩区，相邻混凝土桥面板3之间预留铺设预制桥面板6的连接区域，吊装预制桥面板6，并列铺设在连接区域，预制桥面板6位于负弯矩区，预制桥面板6和混凝土桥面板3之间和相邻预制桥面板6之间的间隔，通过桥面板湿接缝7连接；桥面板湿接缝7连接时，混凝土桥面板3的端部、预制桥面板6的两侧分别设有钢筋，为预先内置的钢筋，通过浇筑混凝土的方式将预制桥面板6与混凝土桥面板3连接一起，通过桥面板湿接缝7的连接，能够使混凝土桥面板3和预制桥面板6之间具有足够的连接强度，维持原有的整体结构强度。

钢混组合结构存在钢梁与混凝土桥面板3的组合过程，施工过程需要制作钢梁和桥面板，通常钢梁需要在专门的钢结构加工厂制作，而桥面板可以在现场进行预制，通常标准化程度越高，特殊处理的工序越少，则施工速度越快。本方案的施工工艺，施工过程中钢梁和混凝土预制桥面板6可以同步进行制作，待钢梁在工厂加工完成后，运送至工地与桥面进行组合形成正弯矩区组合梁，然后进行逐孔架设，最后吊装负弯矩预制桥面板6通过现浇湿接缝连接最终形成钢混组合连续梁。新施工工序每孔仅负弯矩区较少范围内(约占每孔的1/5长度)采用架设完成后吊装预制桥面板6现浇湿接缝的方式，因此其施工时间明显快于先架设后吊装全桥范围预制桥面板6的施工工艺，略长于传统的先全部组合后再架设的施工工艺(无现浇湿接缝工序)，但先组合后架设的施工工艺需要辅以其他特殊施工措施(比如张力支点处负弯矩区预应力钢束、支点顶升等)来降低支点处混凝土桥面板3的拉应力，往往这些特殊控制措施施工要求高，从而导致整体施工工艺复杂。

本方案的施工工艺，施工过程中钢梁和混凝土预制桥面板6可以同步进行制作，待钢梁在工厂加工完成后，运送至工地与桥面进行组合形成正弯矩区组合梁，然后进行逐孔架设，最后吊装负弯矩预制桥面板6通过现浇湿接缝连接最终形成钢混组合连续梁。新施工工序每孔仅负弯矩区较少范围内(约占每孔的1/5长度)采用架设完成后吊装预制桥面板6现浇湿接缝的方式，因此其施工时间明显快于先架设后吊装全桥范围预制桥面板6的施工工艺，略长于传统的先全部组合后再架设的施工工艺(无现浇湿接缝工序)，但先组合后架设的施工工艺需要辅以其他特殊施工措施(比如张力支点处负弯矩区预应力钢束、支点顶升等)来降低支点处混凝土桥面板3的拉应力，往往这些特殊控制措施施工要求高，从而导致整体施工工艺复杂。因此综上本方案的施工工艺结合了传统施工工艺的优点，不需要特殊的施工控制措施，且标准化程度高，施工简化的优势更明显，施工速度更快，从而提高了施工效率。

由于钢混组合结构桥梁，存在钢与混凝土桥面板3的组合过程，若组合的越早，则其组合结构的性能则发挥的越充分，则材料用量也越省，因此通常情况下先组合后架设工艺最低、新工艺次之、先架设后组合工艺则最多，但先组合后架设工艺支点处混凝土桥面板3拉应力过大，需要辅以特殊措施(比如张力支点处负弯矩区预应力钢束、支点顶升等)加以改善，而本方案结合传统工艺的优点，摒弃了传统工艺的受力缺点，无需采用特殊措施即可实现成桥状态下的结构控制截面处的应力分布更均匀，结构的受力更合理，所以，材料用量远低于先架设后组合工艺，综合相比于现有施工工艺更节省材料。

本实施例还提供了本方案与现有的先组合后架设、先架设后组合两种施工方式的对比情况，本实施例通过有限元分析，针对一座3-40的钢混组合梁段1，分别采用传统的先组合后架设施工方法、先架设后组合施工方法和该实施例中的方案，三种施工方法的成桥状态应力及挠度结果，如下表1、表2所示：

表1三种施工方法成桥状态下应力结果(Mpa)((拉为“-”，压为“+”)

表2三种施工方法成桥状态挠度结果对比(mm)(向下为﹣)

在上述表1和表2中，成桥状态下应力结果和成桥状态挠度结果均是在整个施工过程中累计的结果总和。请参照图6-图11，通过在整个过程中，对比应力分布和数值的情况，可明显知道：本方案的施工方法保留了先组合后架设施工方法的性能优点，图11中成桥状态钢梁应力水平更低，分布更均匀，整体刚度更大，图10中桥墩4的支点处的桥面板拉应力大幅降低，本方案的桥墩4的支点处应力集中的宽度相比于现有的两种方式更宽，该处桥面板不容易断裂，达到了先架设后组合施工方法的水平，因此新施工方法的受力性能整体优于传统的两种方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种连续钢混组合梁，其特征在于，包括钢混组合梁段、混凝土桥面板和预制桥面板，所述钢混组合梁段为整段梁体结构，所述钢混组合梁段设置多个拼接缝并在拼接缝处组合为多段相连结构，所述混凝土桥面板用于先结合在所述钢混组合梁段顶部的不同截面处并组合一起，组合后的钢混组合梁段用于架设在依次间隔的桥墩上，所述预制桥面板用于后结合在所述钢混组合梁段顶部、相邻所述混凝土桥面板之间，各所述拼接缝分别与对应的相邻桥墩间隔一段距离，多段所述混凝土桥面板分别位于相邻桥墩之间对应的所述钢混组合梁段顶部的成桥正弯矩区范围内，后结合的所述预制桥面板位于对应的桥墩上方所述钢混组合梁段顶部的成桥负弯矩区范围内，所述预制桥面板覆盖对应的桥墩和拼接缝。

2.根据权利要求1所述的连续钢混组合梁，其特征在于，相邻桥墩之间间距为Q_i，i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，各所述拼接缝分别与对应的相邻桥墩间距d_k，k为拼接缝序号，k≤n-1，则d_k的范围为[1/5Q_i，1/4Q_i]。

3.根据权利要求2所述的连续钢混组合梁，其特征在于，所述多段相连结构至少为三段，其包括组合梁首段、组合梁中段和组合梁尾段，所述组合梁中段为至少1个。

4.根据权利要求2所述的连续钢混组合梁，其特征在于，所述混凝土桥面板包括相互间隔的多段，相邻所述混凝土桥面板之间并列设有多排所述预制桥面板，所述预制桥面板设在横跨所述钢混组合梁段的方向。

5.根据权利要求4所述的连续钢混组合梁，其特征在于，还包括桥面板湿接缝，所述预制桥面板与所述混凝土桥面板之间、相邻所述预制桥面板之间通过桥面板湿接缝连接。

6.根据权利要求4所述的连续钢混组合梁，其特征在于，所述混凝土桥面板包括混凝土桥面板首段、混凝土桥面板中段和混凝土桥面板尾段，所述混凝土桥面板首段位于所述组合梁首段顶部的成桥正弯矩区，所述混凝土桥面板中段位于所述组合梁中段顶部的成桥正弯矩区，所述混凝土桥面板中段为至少1个，所述混凝土桥面板尾段位于所述组合梁尾段顶部的成桥正弯矩区。

7.根据权利要求6所述的连续钢混组合梁，其特征在于，所述混凝土桥面板首段的一端位于第一个桥墩上方，所述混凝土桥面板首段的另一端与相邻混凝土桥面板中段的一端关于第二个桥墩位置对称，所述混凝土桥面板中段的两端分别与其两端对应的桥墩水平间距相等，所述混凝土桥面板尾段的一端位于最后一个桥墩上方，所述混凝土桥面板尾段的另一端与相邻混凝土桥面板中段的一端关于倒数第二个桥墩位置对称。

8.一种连续钢混组合梁的桥梁，其特征在于，使用权利要求1-7任一所述的连续钢混组合梁，其还包括支座和桥墩，所述支座设在桥墩顶部，所述钢混组合梁段通过所述支座支撑在所述桥墩上。

9.一种连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的连续钢混组合梁，包括以下步骤：

S1、根据连续钢混组合桥的受力情况和施工需要，划分钢混组合梁段的各段长度，确定拼接缝位置，并制作钢混组合梁段；

S2、根据成桥状态下正弯矩区和负弯矩区的分布情况，将混凝土桥面板在钢混组合梁段的部分截面进行组合，使得混凝土桥面板位于上述正弯矩区，制作仅在成桥状态下正弯矩区组合的钢混组合梁段；

S3、确定桥墩位置，将部分截面组合的钢混组合梁段架设在各桥墩上，并完成钢混组合梁段之间的连接；

S4、在钢混组合梁段支点顶部上述负弯矩区铺设用于后结合的预制桥面板，并浇筑桥面板湿接缝与先结合的混凝土桥面板进行连接。

10.根据权利要求9所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述步骤S1中，划分钢混组合梁段的各段长度时，先确定桥墩之间的间距，根据间距确定连续钢混组合梁的正负弯矩区分界点，同时根据桥梁施工需要，确定钢混组合梁段的分段位置，分段位置为拼接缝的位置。

11.根据权利要求10所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述钢混组合梁段的分段长度L_i为：

其中，d_k满足1/5Q_i≤d_k≤1/4Q_i；i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，组合梁首段i为1，组合梁尾段i为n，Q_i为相邻桥墩之间间距，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距。

12.根据权利要求9所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，成桥状态下成桥的正弯矩区长度a_i为：

其中，d_k、e满足1/5L≤d_k+e≤1/4L；i为钢混组合梁段的分段序号，n为钢混组合梁段的分段数，组合梁首段i为1，组合梁尾段i为n，Q_i为相邻桥墩之间间距，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距，e为混凝土桥面板中段与邻近拼接缝之间的间距。

13.根据权利要求9所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，成桥状态下成桥的负弯矩区的长度b_j为：

b_j＝2(d_k+e)，j＝k＝1，...，n-1

其中，d、e满足1/5L≤d_k+e≤1/4L；j为预制桥面板的序号，d_k为拼接缝与对应的相邻桥墩间距，e为混凝土桥面板中段与邻近拼接缝之间的间距。

14.根据权利要求9所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述步骤S3中，先制作桥墩并安装确定桥墩位置，再在各桥墩顶部设置支座，最后采用逐孔架设的方式，将部分截面结合后的钢混组合梁段按桥墩序号依次架设在各桥墩上。

15.根据权利要求9所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，相邻混凝土桥面板之间预留由于用于后结合预制桥面板的连接区域，吊装预制桥面板，并列铺设在连接区域，预制桥面板位于负弯矩区，预制桥面板和混凝土桥面板之间、相邻预制桥面板之间的间隔，通过桥面板湿接缝连接。

16.根据权利要求15所述的连续钢混组合梁的桥梁施工方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述混凝土桥面板的端部、所述预制桥面板的两侧分别设有钢筋，通过浇筑混凝土的方式将预制桥面板与混凝土桥面板连接一起。

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